2023工业互联网能力建设白皮书.pdf

12面对世界百年变局和世纪疫情的相互交织，全球经济复苏步履维艰。党的二十大报告指出要“建设现代化产业体系，坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化”。最新数据显示，中国工业经济努力企稳回升，以工业互联网为载体的新型工业模式稳链强链效能显著，已成为增强产业韧性、保障经济增长的有力支撑。工业互联网创新发展行动计划（2021-2023 年）明确提出，至 2023 年，我国工业互联网新型基础设施建设量质并进，新模式、新业态大范围推广，产业综合实力显著提升。有目标，也要有抓手，深入实施工业互联网创新发展战略，依靠的是一场两化融合的产业革命，可以预见，伴随整个产业化进程的不断加深，IT 与 OT、CT 的融合必将呈现出更高的水平：智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、数字化管理等新模式有望得到更大程度、更大范围的应用；未来企业运营更趋弹性决策，深度挖掘客户需求和生产规划，应对突发事件与经营预测都将是其应有之义。换言之，在工业互联网战略实施的过程中，设备的连接、机器的连接仅是革新的开始，但仅有连接是不够的，这些连接并不直接产生价值。从产业发展趋势来看，未来的企业一定是基于数据驱动的，在工业互联网车间中，“三现四表”被数字化管控起来之后，除了能被可视化处理，背后数据的深度挖潜将更为关键，这是所有智能化的基础。所以，基于数据的模拟、仿真、计算、优化、预测，才是重点。可以说，我国在工业互联网领域的网络基础、平台中枢、数据要素、安全保障等方面的建设已经取得了阶段性的成果。今年一季度，国内工业互联网产值首次突破万亿，越来越多的企业使用智能巡检、远程设备操控、AI 质检等工业互联网技术和设备去提升能效，越来越多的“数字化工厂”、“灯塔工厂”、“绿色智能工厂”在现实的工业场景中得以落地，但要打通工业领域的人、机、物、系统等全要素，实现各要素间的互联互通，推动工业数字化、网络化、智能化的路径实现，绝非一日之功可毕。这也为有志于打造综合型、特色型、专业型工业互联网平台的供应商提出了更高的要求。序言：做推动新型工业化发展的使能者3 刘天文软通动力董事长兼首席执行官INDUSTRIAL INTERNET有幸受邀为本次白皮书作序，工业互联网作为软通动力近年来持续关注的领域，我们对此并不陌生，在部分行业的业务合作中积淀了一定的能力，形成了相关的行业解决方案，也在逐步打造基于自身特色的工业互联网全栈式服务能力。伴随国家不断深化工业互联网战略，产业/行业/企业对工业互联网的认知和理解必然更加深刻，整个行业的发展也有望迎来一个新的拐点。软通动力作为国内领先的数字技术服务商，基于我们在该领域积累的全栈式服务能力，也有望为工业互联网产业的发展中注入更多自主可控、绿色低碳的元素，在满足客户多层次数字化转型需求的同时，推动自身的价值提升。第二产业的转型升级是数字产业支撑与服务实体经济的绝佳样本，也是中国参与未来国际竞争的底气，但这条路注定漫长曲折，每一步的跨越都需要所有参与者有更多耐心和勇气，这个过程中，我们有信心、有恒心陪客户不断前行。坚持做，同路行，未来可期！402二、现状分析篇：工业互联网现状和分析（一）工业互联网国内外现状 1、中外工业互联网发展对比 2、中国工业互联网发展历程 3、中国工业互联网发展现状（二）中国工业互联网面临的机遇（三）中国工业互联网面临的挑战131314151617CHAPTER 第二章一、定义内涵篇：工业互联网的定义与内涵CHAPTER 第一章01（一）工业互联网的定义（二）工业互联网的内涵 1、价值：使能企业 2、基础：数据驱动 3、关键：平台赋能 4、核心：软件定义070706100911目录 CONTENTS503三、发展策略篇：工业互联网的体系与发展（一）工业互联网架构体系 1、设计理念 2、总体架构 3、应用架构 4、技术架构（二）工业互联网的建设策略 1、工业互联网建设总体策略 2、工业互联网建设方法论 3、企业建设工业互联网的建议191920232622262833CHAPTER 第三章四、创新实践篇：工业互联网应用场景创新实践04（一）工业互联网+数据智能应用场景（二）工业互联网+数字孪生应用场景（三）工业互联网+数字营销应用场景（四）工业互联网+数字供应链应用场景34384348CHAPTER 第四章五、趋势预测篇：工业互联网未来发展趋势研判05（一）工业元宇宙（二）云工厂（三）数据智能（四）制造服务化（五）产业链协同5757575858CHAPTER 第五章6定义内涵篇一、定义内涵篇：工业互联网的定义与内涵（一）工业互联网的定义在“第四次工业革命”的浪潮中，工业互联网的探索和实践应运而生。工业互联网的首倡者是美国通用电气集团公司（GE），该公司 2012 年发布的工业互联网：打破智慧与机器的边界白皮书将工业互联网定义为一个开放、全球化的，将人、数据和机器连接起来的网络，其核心要素为智能设备、先进的数据分析工具、以及人与设备的交互接口。2016 年，中国工业互联网产业联盟(AII)在工业和信息化部的领导下正式成立。该联盟对“工业互联网”的定义是新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态，是工业智能化发展的关键综合信息基础措施。工业互联网的本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化和生产组织变革。从工业视角看，工业互联网主要表现为从生产系统到商业系统的智能化，其目的包括降本、增效、提质、减存等。其业务需求包括面向工业体系各个层级的优化，如泛在感知、实时监测、精准控制、数据集成、运营优化、供应链协同、需求匹配、服务增值等业务需求。从互联网视角看，工业互联网是将新一代互联网技术（如云技术、大数据、物联网、人工智能等）应用到工业领域，主要表现为商业系统变革牵引生产系统的智能化，其业务需求包括基于互联网平台实现的精准营销、个性定制、智能服务、众包众创、协同设计、协同制造、柔性制造等，改造工业场景，创造新的工业模式。工业互联网的“中枢”是工业互联网平台，主要由边缘层、通用 IaaS 层、通用 PaaS 层、工业 PaaS 层及 SaaS 层构成。边缘层是基础，基于网络向下接入工业设备、产品及服务实现数据的采集和处理，为海量工业数据的自由流转提供支撑。工业 PaaS 层是核心，基于通用 PaaS 层并融合多种创新功能，将工业机理沉淀为模型，实现数据的深度分析并为 SaaS 层提供开发环境，是平台核心能力的集中体现。SaaS 层是关键，主要提供覆盖不同行业，不同垂直领域的业务应用及创新性应用，实现工业互联网的最终价值。7工业互联网的定义与内涵（二）工业互联网的内涵1.价值：使能企业智能制造是第四次工业革命的核心，是基于新一代信息技术与先进制造技术的深度融合与集成，从而实现从产品的设计过程到生产过程，以及企业管理服务等全流程的智能化和信息化。智能制造的推进离不开使能技术的支撑，工业互联网是支撑企业实现智能制造的关键技术。依托工业互联网可连接、可汇聚、可推演的强大能力，企业可以进行决策、研制、生产、服务、工作模式的创新，最终以更低的成本、更高的效率，为客户提供更好的产品与服务。构建未来全面数字化的世界，需依托工业互联网平台广泛连接的能力、强大的数据分析与处理的能力、人工智能、全面的平台化服务能力、快速开发及构建良好用户体验应用能力，从降低企业成本、提升效率、提升产品与服务、创新业务模式等方面使能工业互联网领域的利益相关者。1.1 节约成本。工业互联网平台不仅能够从研发、生产、管理等单一业务环节开展应用，还能够通过平台资源协同实现产供销一体化、设计制造一体化等跨环节应用帮助企业降低生产运营成本。此外，工业互联网平台还可以从生产管控和经营管理业务场景应用切入以降低资产管理、资源能源浪费两类成本。诸如，吉利汽车基于 5G 技术将工业互联网的应用覆盖到汽车制造的全过程，譬如仓储物流、AVG、柔性制造、生产过程控制、机器人协作等各环节，这些应用将帮助吉利显著降低企业的运营成本，提高生产效率，优化制造资源配置，提升产品、装备高端化和生产智能化水平。1.2 效率提升。工业互联网平台通过智能排产、智能检测等技术可以降低产品不良率以提升产品质量，平台数据感知等技术可以提升工厂安全生产水平，平台数字化技术可以降低污染物排放水平。工业互联网在连接设备、产品、订单、流程、员工、客户、供应商等各种工业要素的基础上，企业可以开展多种类型的工业互联网应用。工业物联网平台通过与资源、资产、设备、流工业互联网的本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化和生产组织变革。8定义内涵篇程、工具、系统、产品、工厂、供应商、客户建立实时连接，可以实时了解业务的执行情况，并通过机器学习等人工智能技术的应用，对业务数据进行理解和学习，进而对业务异常进行预警，对业务结果进行预测，甚至执行规则学习和场景化自主决策。帮助制造业拉长产业链，形成跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联互通，从而提高效率，推动整个制造服务体系智能化。1.3 产品与服务提升。智能制造的一个重要途径是充分利用工业大数据实现数据驱动的制造，在传统的 MES、ERP 等系统积累的大量数据基础上，工业互联网可以构建并积累企业生产运营各个领域的各种应用模型，包括单台设备的运转优化模型、生产线的协作模型，或者营销模型、成本模型，以及财务风险管控模型、成本核算模型、智能预测模型等等。企业借助工业互联网可以实现生产运营管理服务的智能化，通过数据不断驱动企业提升产品与服务，使企业向产业链的中高端转移。工业互联网特别关注的是实现数据联通、算法模型和实现业务逻辑的工业应用构成多个层次的闭环优化，创造价值。目前，工业互联网正逐步走向深耕阶段发展，全面使能制造业的数字化、网络化、智能化转型，有助于构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的产品生产平台。1.4 业务模式创新。工业互联网的重要目标是通过提升企业经营和运营管理效率，实现跨业务领域和部门的全流程信息透明化、管理精细化、决策智能化，从而实现业务模式的创新。从生产和运营的角度看，数据、模型和应用是工业互联网的三大关键要素。通过这三大要素构成闭环反馈，可以实现单体设备的优化，多体设备或系统的优化以及业务模式的创新优化，最终创造新的商业模式。基于工业互联网平台，企业可以在经营管理环节通过客户洞察与销售管理扩大产品营销数量；通过数字化工艺设计、生产计划排产等业务创新提升新增产品需求产能；通过数字化产品设计业务切入创造新的产品或通过“客户画像+柔性生产”支撑个性化定制，进而提升单体产品价值；通过运维服务环节中产品运维和后市场服务提升产品服务附加值，以及通过目前刚刚起步的产融协同技术创新数据衍生服务。工业领域信息化应用中产生的数据是工业互联网的重要资产，是工业智能化发展的关键。9工业互联网的定义与内涵2.基础：数据驱动工业领域信息化应用中产生的数据是工业互联网的重要资产，是工业智能化发展的关键。工业大数据体量巨大、分布广泛、结构复杂，目前的数据类型主要有现场设备数据、生产管理数据和外部数据。现场设备数据是来源于工业生产线设备、机器、产品等方面的数据，生产管理数据是指传统信息管理系统中产生的数据，外部数据主要是来源于工厂的市场、环境、客户、政府、供应链等外部信息和数据。工业互联网是实现工业化和信息化融合的重要手段，随着协议解析、外置传感器等多类数据接入技术不断成熟，工业互联网边缘层可采集工业各环节大量的数据。随着工业互联网平台大数据处理、工业数据分析、工业微服务等创新能力的不断加强，企业可以基于工业互联网平台，根据现场设备数据和生产管理数据的分析结果优化内部生产管理流程，也可以通过分析外部数据改善营销模式和商业模式，降低企业内部运营成本，提升企业经营管理的科学决策水平。2.1 驱动制造过程信息透明化。工业互联网通过数据驱动智能制造、优化企业生产经营管理流程的过程清晰透明。工业互联网平台根据工业元素和业务流程，对采集的各个环节的数据进行清洗、集成和预处理，构建用户、设备、产品、产线、工厂、工艺等数字化模型，生成描述、诊断、预测、决策、控制等不同的应用，从而对企业的生产经营管理进行科学决策建议。2.2 基于个性化数据的产品定制。数据驱动智能制造的过程要紧紧依托工业互联网平台，通过边缘层采集积累的大范围、深层次数据固化工业知识经验，建立组件库搭建应用平台，形成满足各种业务场景的工业应用。在工业互联网开放的工业操作系统上，可以基于客户个性化的数据和需求，甚至允许客户参与到产品设计开发的全过程，针对性地打造“千人千面”覆盖不同行业和垂直领域的系统和应用，实现大范围的小批量特色生产，更好地驱动业务发展，实现工业互联网平台对业务的助推价值。2.3“边-云-端”数据融合体系。工业互联网平台基于边缘计算、云处理和端部设备数据采集，实现人与设备、设备与设备的智能互联，实现了应用管理、业务管理、服务与安全的整体协同设计，形成边云端一体化的工业互联网技术体系。工业互联网基于数据驱动的全连接构成企业智能制造的底座支撑。通过业务的云化实现与用户、产品、设备、供应商、开发者的全连接，进而形成企业大数据，再基于对大数据的分析来支撑企业管理转型和业务模式创新，让企业营销更加精准，实现消费端与制造端的直联，在降低产品和供应商库存成本的同时，也能有效提高设备的利用率，进而进一步拉低企业的综合成本。以工业互联网为底座支撑的智能制造，机器设备可以调用工业机理模型实现对设备运行状态的实时现场分析和决策，推动传统工业物联技术从边缘控制向边缘计算演进。10定义内涵篇3.关键：平台赋能工业互联网平台是互联网科技发展之下，为实现万物互联和智能制造而搭建起来的一个重要平台，它既是构建工业互联网的基础设施，也是将人、机器和数据连接起来的核心平台。其核心和本质是将设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密联系起来。工业互联网平台可快速实现企业产品、生产设备与系统的快速互联互通，通过数据分析、机器学习，提升客户部署全面灵活的业务处理能力，帮助企业实现数字化、网络化、智能化发展。工业互联网平台的构建需要深入分析行业关键需求，以一体化的数字化能力提供“云基础设施+终端连接+数据分析+应用服务”端到端的解决方案，覆盖需求、研发、生产、运用、服务等全价值链，从全局视野优化企业的经营。3.1 工业互联网平台是传统云平台的迭代和升级。作为一个工业云平台，工业互联网的本质特征是实现上云，从传统工业云到工业互联网，大致经历了研发工具上云、核心业务系统上云、能力上云、构建工业知识的创造、分发、复用和传播体系，产业生态的构建五个阶段。在成本驱动、集成应用、能力交易、创新引领、生态构建等因素驱动下，传统工业云平台基于业务系统集成和软件工具共享，叠加了物联网、大数据、人工智能等最新技术，搭建了制造能力开放、知识经验复用与第三方开发者聚集的工业互联网平台，涵盖了诸如存储、集成、访问、分析、管理等功能，将过去积累沉淀的工业知识、技术、经验模型化和软件化，提高了工业知识的利用、传播效率。3.2 工业互联网平台是新工业体系的“操作系统”。工业互联网平台具有开放、共享、灵活、高效的形态特征，在新工业体系内承担着操作系统的重要角色。它在边缘层连接海量的工业设备、仪器、装备、产品或服务，对开发和部署工业智能化应用起着重要作用。工业互联网平台依托高效的设备集成模块、强大的数据处理引擎、开放的开发环境工具、组件化的工业知识微服务，打破了原有封闭、隔离且固化的工业系统，搭建起基于软件定义的高灵活度与智能性的操作系统。3.3 工业互联网平台是资源共享的有效载体。工业互联网平台是一个资源共享的有效载体，核心是工业数据在生产线、工厂、企业、产业和行业间的开放共享：第一，生产线内数据资源的共享，可以实现智能化生产，令各个环节之间数据有效流通，保证企业生产环节安全有序；第二，打通工厂内部数据，令不同产线的数据共享流通，将工厂内的数据资源进行整合建模和多场景下的数据协同应用；第三，在企业层级打破产、研、销、管各个环节的数据壁垒，实现企业内部全方位协同；第四，打破产业链上下游的数据壁垒，建立不同企业与不同数据中心之间的数据流通的通道，推动产业链补链、强链；11工业互联网的定义与内涵第五，在全国范围内使数据要素在不同企业、不同行业、不同区域之间流转，也是工业数据共享的终极目标。对于其他层次的资源，通过工业互联网平台在云端汇聚信息、资金、人才创意、制造工具和制造能力，也可聚集工业、信息通信、互联网等不同企业主体，还可以聚合数据、工业、管理、信息等科学技术。工业互联网平台推动资源、主体、知识的集聚共享，形成社会化的协同生产方式和组织模式。工业互联网平台的构建需要深入分析行业关键需求，以一体化的数字化能力提供“云基础设施+终端连接+数据分析+应用服务”端到端的解决方案，覆盖需求、研发、生产、运营、服务等全价值链，从全局视野优化企业的经营。4.核心：软件定义关于软件定义，比较早的概念是软件定义仪器设备，其本质是用计算机来进行数据处理以完成仪器设备的核心功能。随着两化融合的加深，基于 IT 领域的软件定义基础架构，现有的工业网络也提出了工业领域的软件定义概念。基于软件定义的工业互联网平台将硬件基础架构资源和软件基础架构资源分开，通过平台开放接口导入工业互联网上的海量数据进行分析，自动执行计算、网络和存储环境的配置流程。基于软件定义的工业互联网架构能够通过工业全系统的互联互通实现工业数据的无缝集成，从生产系统的内部智能化改造升级和依托互联网的新模式推进工业互联网的发展。4.1 工业知识软件化。工业知识软件化是工业知识、工业经验、工艺技术和方法的数字化、系统化的过程。企业可以在工业原理的基础上融合工业知识图谱构建企业各种 APP，通过微服务搭建应用平台。在此过程中，开发人员和用户摆脱了数量众多的硬件管控细节和纷繁复杂的工业操作系统，面向工业（工程）技术知识的开发能力得到充分解放，使工业技术发生了极大变革和飞跃，大幅提升了工业知识生产、传播和利用效率。工业知识软件化是知识自动化的代表，是工业知识驱动IT发展和实现工业智能化的重要路径。工业知识软件化是人类使用知识和机器使用知识的技术泛在化过程，也是工业知识的模型化和将工业技术植入机器的过程，这一过程的成熟度代表了一个国家工业化能力和水平。12定义内涵篇4.2 生产制造全生命周期软件化。工业互联网是传统工业自动化的创新与升级，它的驱动要素是数据、知识和新材料。工业互联网运转的过程是数据高速有序自由流动的过程，它可以在产品生命周期管理的各个阶段提供有效的解决方案。在产品研发阶段，工业互联网平台将技术知识植入研发环境可以实现智慧研发；在产品生产阶段，工业互联网平台将生产制造的方法和技术知识植入生产线，实现智慧生产；在产品使用阶段，工业互联网平台借助标识技术记录产品生产、物流、服务等各类信息，综合形成产品档案，为全生命周期管理应用提供支撑。在产品的售后服务阶段，工业互联网平台通过将产品/装备的实时运行数据与其设计数据、制造数据、历史维护数据进行统一分析处理，提供运行决策和维护建议，实现设备故障的提前预警、远程维护等设备健康管理应用。4.3 产品服务软件化。依托边缘层采集积累的大范围、深层次数据湖固化工业知识经验，工业互联网平台可建立组件库搭建应用平台，形成满足各种行业和场景的工业软件化服务能力。如国内知名的海尔、三一、徐工等大型制造业企业，基于平台创新经营模式，开展设备服务、供应链服务、综合解决方案服务等延伸业务，加速从“卖产品”向“卖服务”转变，推动企业沿价值链向高附加值环节跃升。设备服务主要基于平台汇聚生产设备的制造工艺、运行工况和状态数据等数据，不断沉淀、优化设备故障诊断、预测预警、健康管理等模型，提供远程运维服务，并通过整合企业生产经营等业务数据，建立客户经营、信用等大数据分析模型，开展信用与质量评级。供应链服务包括提升企业业务流程的规范化、标准化，面向全行业提供制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的服务，以及依托工业互联网平台采集产业集聚区内制造企业生产经营等业务数据，开发部署客户经营状况预测等工业 APP，指导银行做出贷款决策等。智能工厂和创新创业的综合解决方案服务等，可以提升机械、船舶、汽车等离散行业生产过程的精准化、柔性化、敏捷化，提升冶金、石化等流程行业的工艺控制、质量控制和节能减排等智能化水平，以及整合企业内部及产业链上下游研发、制造、管理、商务、物流、孵化等创业创新资源。基于软件定义的工业互联网架构能够通过工业全系统的互联互通实现工业数据的无缝集成，从生产系统的内部智能化改造升级和依托互联网的新模式推进工业互联网的发展。13工业互联网现状和分析二、现状分析篇：工业互联网现状和分析（一）工业互联网国内外现状1.中外工业互联网发展对比工业互联网是各个国家发展智能制造的重要手段。中国、美国、德国等世界上诸多制造大国普遍将工业互联网上升到国家战略，已经普及了工业互联网的基础概念，正在大力推广工业互联网的应用。目前，国际上对工业互联网的核心理念、技术基础、发展目标和方向等都已达成了广泛共识，但各国围绕工业互联网的应用展开竞争的具体实践有很多差异和不同的发展策略。1.1 美国：科技创新引领的工业互联网。“工业互联网”一词于 2012 年由美国通用电气公司提出。在GE提出工业互联网的概念之后，联合了IBM、Cisco、Intel 和 AT&T信息通讯业的巨头，成立了世界上推广工业互联网的最大组织美国工业互联网联盟 Industrial Internet Consortium，缩写为 IIC。美国工业互联网联盟改名并全面转型。不过，2021 年 8 月 31 日，美国工业互联网联盟全面转型物联网，其名称改为美国工业物联网联盟（IIC，Industrial IoT Consortium），其缩写不变。一字之差，体现了万物互联的理念，强调联接各种需要监控的设备和产品。与其他国家相比，美国政府和产业界力推的工业互联网发展，更加注重以技术推动创新，希望科技创新引领先进制造业发展，推动美国产业重振。美国工业互联网的特点是随着 IT 技术向工业领域的发展，OT 逐渐拥抱 IT，工业化的不断推进，工人逐渐被机器替代，人工操作被软件自动化所取代，IT 技术被越来越多的融合到了 OT 技术之中，而随着 5G 的不断发展和应用，美国越来越多企业在工业互联网和 5G 结合的领域发展，IT、OT、CT 将在未来紧密的融合在一起，成为一个整体推动美国工业互联网的发展。1.2 德国：三大集成为核心的工业 4.0。拥有世界一流机器设备、装备制造业与自动化工程的德国，在软件和互联网技术上是弱项，因此德国将工业 4.0 的发展定义为发挥制造业本身的强项，让信息技术为生产制造服务。工业 4.0 奠定了德国引领全球制造业创新的地位，德国工业 4.0提出“三大集成”，即横向集成、纵向集成与端对端的集成。工业 4.0 将无处不在的传感器、嵌14现状分析篇入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过 CPS 形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。德国工业4.0战略中，通过以上三种集成，全面打通企业内部（系统与生产设备）、企业之间、社会化的集成和协同，实现灵活、高效、社会化、个性化的智能生产。德国工业 4.0 平台是德国工业 4.0 战略的实施主体和关键支撑，该平台聚拢了众多龙头企业推进标准、开发、试验等工作，尤其是西门子、宝马集团、大众等国际化大企业正在成为全球工业互联网发展的重要推动力量。西门子的“数字化企业平台”系统为数字制造提供了载体;宝马集团的虚拟手势识别系统使得汽车制造再进一步;大众用机器人制造汽车，实现了极高的人力替代效率。1.3 中国：“5G+工业互联网”创新发展成果显著。美国工业互联网和德国工业 4.0 是信息技术发展到深层次阶段的一种崭新的工业发展模式，核心在于不断增强企业、行业甚至国家的整体竞争力。中国则依靠 5G 技术与工业互联网的紧密协同与深度融合,在新一轮产业革命中紧抓未来制造业的先机。中国努力促进不同部门、不同区域间的合作、加强政府对企业的扶持力度，通过 5G 与工业互联网融合发展产生巨大的叠加倍增效应，促进数字经济和实体经济加速融合，促进我国从制造业大国转为制造业强国。目前我国“5G+工业互联网”正由起步探索阶段迈向深耕细作、规模化发展阶段，逐渐形成了互促共进、融合发展的良好格局。根据中国信息通信研究院发布的2022 中国“5G+工业互联网”发展成效评估报告，国家层面目前出台了十余个政策文件，全国 31 个省（市、自治区）共出台 100 余项 5G、工业互联网相关支持政策。全国 4000 余个“5G+工业互联网”项目已覆盖41 个国民经济大类，“5G 全连接工厂”种子项目中，工业设备 5G 连接率超过 60%的项目占比过一半，5G 技术与工业融合的广度和深度不断拓展。2.中国工业互联网发展历程2.1 自动化单元应用阶段。虽然我国制造业信息化和自动化起步晚，但是中国制造业从政府和企业两个层面搭建推动单个生产环节的自动化，如产品设计的信息化、生产设备自动化等，使得我国在这个阶段完成了从 0 到 1 的蜕变，同时也推动了信息化和自动化生产管理和技术推广普及到工业企业的其他重要环节，为后续在工业设备自动化的基础上通过物联网连接到网络层，推动工业互联网发展打下了根基。2.2 互联集成应用阶段。基于局域网、广域网的普及，工业生产从“自动化单元”走向了信息系统集成。通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个分离的设备、功能和信息等15工业互联网现状和分析3.中国工业互联网发展现状 2022 年是我国实施工业互联网创新发展战略的第五个年头。根据工信部在今年 7 月 19 日国新办新闻发布会上公布的信息，我国工业互联网体系发展获得了一些显著成果，有力支撑了国家经济社会数字化发展和转型。在产业集群、绿色低碳、安全生产等领域有了深度拓展，形成了一些车间级、企业级、集群级的工业互联网平台标杆。工业互联网目前已经广泛融入 45 个国民经济大类，进入产业基地、产业园区、重点企业的速度持续加快，目前产业规模超过万亿元大关，对行业的赋能、赋值、赋智作用日益明显。随着 5G 的快速发展和普及，目前全国“5G+工业互联网”建设项目累计已超过 3100 个，具有一定行业和区域影响力的特色平台超过 150 家，其中跨行业跨领域的重点工业互联网平台的工业设备连接数超过 7900 万台、工业 APP 数量 28 万余个。基本建成了国家、省、企业三级协同联动的技术监测服务体系和工业互联网标识解析体系，国家顶级节点日均解析量达到 1.5 亿次，二级节点覆盖全国 29 个省（自治区、直辖市）34 个重点行业。3.1 产业现状。工业互联网产业涉及多个层次，不同领域的多类主题，工业互联网产业链主要由设备层、网络层、平台层、软件层、应用层和安全体系等六大部分组成，设备层主要由智能生产设备、生产现场智能终端、嵌入式软件及工业数据中心构成；网络层是工厂内部和外部的通信；平台层包括了协同研发、协同制造、信息交易和数据集成等工业云平台；软件层包括了研发设计、信息管理和生产控制软件，是帮助企业实现数字化价值的核心环节；应用层包括了垂直行业应用、流程应用及基于数据分析的应用；而安全体系则是渗透于以上各层中，是产业重要的支撑保障。传统 IT 企业，通信运营商和通信设备提供商、互联网巨头、传统工业设备厂商、芯片企业集成到相互关联的、统一和协调的系统中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。这一阶段的发展形成了制造业企业从产品设计到制造和销售的全生命周期的纵向应用基础，促进了生产线内数据资源共享和各个环节之间数据的有效流通，实现了跨区域网络化协同制造模式。2.3 智能制造阶段。智能制造是“中国制造 2025”的主攻方向，是基于新一代信息通信技术与先进制造技术的深度融合与集成，从而实现从产品的设计过程到生产过程，以及企业管理服务等全流程的智能化和信息化。智能制造的重点是互联网、大数据、人工智能等技术与制造业的深度融合，而工业互联网是支撑企业实现智能制造的关键技术。依托工业互联网可连接、可汇聚、可推演的强大能力，企业可以进行决策、研制、生产、服务、工作模式的创新，最终以更低的成本、更高的效率，为客户提供更好的产品与服务。16现状分析篇和新兴创业公司都在从不同的层面参与工业互联网产业链的建设。传统 IT 企业向工业互联网领域拓展解决方案；运营商和通信设备提供商是借助渠道优势提供工业解决方案；互联网巨头提供工业互联网基础平台支撑；传统工业设备厂商在设备和细分行业可以发挥优势，为客户提供整体解决方案；芯片企业是研发低功耗互联网芯片；一些工业互联网底层数据平台创业企业则是在工业互联网的不同环节等细分领域提供专业服务。3.2 技术现状。在技术方面，大数据、云计算和人工智能等先进技术应用深刻影响着工业领域的发展与变革。数据作为工业互联网的核心要素，遍布在研发设计、制造、物流、供应链、销售、服务等各个环节，企业内外部数据共享、数据挖掘支持决策等技术的能力也在日益增强，企业正在从海量数据中提取有价值的信息，用于优化生产流程、智能决策和市场判断等环节。人工智能的发展也正在全面提升产品和设备的智能化程度，实现设备与员工之间的新的关系，极大提升了生产效率。在互联网领域，高性能、高可靠性、高灵活性和高安全性的网络服务正在日益成熟，同时基于更迅速、更便捷的接入方式，提高了工业互联网的易用性。同时，像微服务架构、容器等先进技术也在推动工业互联网更加敏捷和易用。（二）中国工业互联网面临的机遇1.产业数字化需求旺盛全球经济格局深度调整，产业领域竞争异常激烈，推动产业结构数字化升级是提高国家经济综合竞争力的关键举措。我国现有产业体系面临着高端有效供给不足、创新驱动薄弱、抵御风险能力有待强化等诸多挑战，产业数字化的需求比较旺盛。产业数字化是传统产业应用数字技术包括工业互联网、两化融合、智能制造、车联网、平台经济等融合型新技术新模式新业态的过程，可以有效提升传统产业的生产效率和质量，其新增产出构成了数字经济的重要组成部分。根据中国信通院发布的中国数字经济发展报告（2022 年）显示，互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，产业数字化对数字经济增长的主引擎作用更加凸显。2021 年，我国数字产业化规模为 8.35 万亿元，占数字经济比重为 18.3%，占 GDP 比重为 7.3%，数字产业化发展正经历由量的扩张到质的提升转变。产业数字化规模达到 37.18 万亿元，占数字经济比重为 81.7%，占 GDP 比重为 32.5%。作为产业数字化的关键，工业互联网应用已经覆盖 45 个国民经济大类，产业规模超万亿元，为经济发展注入了新动能。2.政府新基建产业政策加持自2018年起，我国政府多次在国家重要会议中强调“新基建”建设，提出以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以数据为核心，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、17工业互联网现状和分析智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。2020 年新冠疫情爆发，中央与地方政府发布多项新基建投资计划，新基建进入加速实施阶段。工业互联网是新基建的重要组成部分，5G、AI 等技术的迅速发展也将为工业互联网赋能。从科技发展趋势看，以 5G、大数据、人工智能、工业互联网等为代表的新一轮科技革命和产业变革兴起，为创新驱动发展提供了难得的历史机遇。在此背景下，中国正加快 5G、数据中心、工业互联网等“新基建”布局，提升传统基础设施的数字化、网络化、智能化水平，为畅通国民经济循环提供基础设施保障。3.中国工业互联网应用场景丰富中国是制造业大国，拥有最全的制造业门类，是全球产业门类最齐全、产业体系最完整的制造业。发展工业互联网，可以充分发挥我国制造业门类齐全、独立完整、规模庞大的优势，驱动制造业的数字化、网络化、智能化发展，巩固和扩大我国制造业全球竞争优势。尤其是国家目前在深入推进 5G 与工业互联网的融合发展，努力将“5G+工业互联网”打造成为我国 5G 规模商用和产业数字化的“新名片”。根据 2022 中国 5G+工业互联网大会发布的数据可知，飞机、船舶、汽车、电子、能源、采矿等一大批国民经济支柱产业正在开展“5G+工业互联网”创新实践，全国在建项目超过 4000 个，具有丰富的应用场景，培育了一批高水平的5G 全连接工厂标杆。（三）中国工业互联网面临的挑战我国工业互联网发展的机遇与挑战并存。一方面，在政府政策支持、高校及研究所技术改革创新、相关产业及用户积极应用与推进的共同助力下，工业互联网的发展呈现良好势头；另一方面，尽管发展态势可观，工业互联网目前仍处于起步阶段，制造业企业总体信息化水平较低且发展不均衡，特别是存在工业互联网标准化基础差、行业关键共性技术受制于人、产业链智能协同能力弱、人才结构性短缺等问题。1.工业互联网标准体系不完善根据国务院于 2017 年年底发布的关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见，“标准体系不完善”是我国工业互联网发展与发达国家相比的重要差距之一。工业互联网重视不同系统、设备以及产业链上下游不同企业工厂间的协同服务，信息通信领域和工业领域原有的标准无法适用于工业互联网融合技术标准化的工作需求，容易产生标准交叉、重复、缺失等问题，制定面向工业互联网技术特征的相关标准对工业互联网的技术路线、产业体系和产业化方向尤为重要。当前，工业互联网关键技术标准还存在缺口，急需加快制定一批18现状分析篇总体性标准、基础共性标准、应用标准和安全标准等。2.行业关键共性技术受制于人工业互联网的产业链以物联网为依托，涉及芯片、软硬件制造、系统集成、网络运营、应用服务和客户等多个环节，一些环节的建设能力还处于缺位状态。根据相关数据显示，工业互联网相关的一些关键技术与核心部件仍然受制于人，一些应用于各类复杂产品设计和企业管理的智能化高端软件产品缺失，高端传感器、智能仪器仪表、高档数控系统、工业应用软件等市场份额不到 5%，大型工程机械所需 30Mpa 以上液压件全部进口，大型转载机进口部件占整机价值量的50%-60%。尤其是工业软件“卡脖子”问题，在工业企业数字化、网络化和智能化控制以及商业模式创新中制约了制造业的高质量发展。由于国产工业软件起步比较晚，缺乏深厚的工业积累，在用户界面、软件功能、系统架构和平台化、开放性等方面与国外大型软件公司的软件产品和售后服务还存在一定的差距。3.产业链协同能力弱我国面临的国际国内形势日趋复杂，产业发展环境发生深刻变化，产业链“断链”风险加剧，产业链由“全球化”向“区域化”转变，产业链供应链韧性降低。工业互联网平台亟需构建起覆盖全产业链供应链的服务体系，通过物联网、云服务、大数据等技术，实现整个产业生态的物料、机器、产品等物理资源，以及供应商资源、金融资源、政策资源、用户资源等的共享与调用，助力实现上下游资源要素的融会贯通，帮助产业链供应链实现全链共享。当前，工业互联网产业链的智能协同能力还比较弱。4.人才结构性短缺工业互联网人才白皮书（2020）对我国工业互联网人才的现状进行分析后指出，人才的缺乏已经成为影响工业互联网创新发展的重要因素。企业普遍反应，工业互联网最大的挑战不是技术，也不是资金，而是人才。工业互联网人才的培养面临诸多困难，培养体系尚未建成。工业互联网需要的是多维度、多层次的复合型人才，既懂工业运营需求、又懂网络信息技术、有较强创新能力和操作能力的复合型人才；既有专业领域的知识、又懂得大数据、人工智能新算法的人才等。19工业互联网的体系与发展三、发展策略篇：工业互联网的体系与发展（一）工业互联网架构体系1.设计理念工业互联网创新发展战略实施以来，以工业互联网平台为引擎，探索工业制造业数字化、智能化转型发展新模式。当前处在由单项赋能向综合赋能转变，由试点应用向规模化应用推广的关键阶段。工业